Question

【題目】（1）固體氧化物燃料電池的工作原理如圖所示，已知電池中電解質(zhì)為熔融固體氧化物，O2－可以在其中自由移動。當燃料氣為C2H4時，其正極、負極反應式分別為

正極：______________________；

負極：____________________。

（2）電解法可消除甲醇對水質(zhì)造成的污染，原理是：通電將Co2＋氧化成Co3＋，然后Co3＋將甲醇氧化成CO2和H＋(用石墨烯吸附除去Co2＋)。現(xiàn)用如圖所示裝置模擬上述過程，則Co2＋在陽極的電極反應式為__________________；除去甲醇的離子方程式為___________。

（3）如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學腐蝕的示意圖。

①環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為______________________；

②若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧氣體積為___________L（標準狀況）。

Answer 1

【答案】3O2＋12e－===6O2－C2H4＋6O2－－12e－===2CO2＋2H2OCo2＋－e－===Co3＋6Co3＋＋CH3OH＋H2O===6Co2＋＋CO2↑＋6H＋2Cu2＋+3OH－+Cl－=Cu2(OH)3Cl↓0.448

【解析】本題主要考查原電池、電解池的工作原理，金屬的電化學腐蝕等有關知識。根據(jù)原電池、電解池的工作原理分析解答。

（1）燃料電池屬于原電池，在燃料電池中，有O2放電的b極為原電池的正極，氧氣得電子生成氧離子，則正極的電極反應為：3O2＋12e－=6O2－；燃料氣乙烯在負極失電子發(fā)生氧化反應，生成CO2和水，則負極的電極反應為C2H4＋6O2－－12e－=2CO2＋2H2O。

（2）根據(jù)題意，通電后，將Co2+氧化成Co3+，電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應，則Co2＋在陽極的電極反應式為Co2＋－e－=Co3＋ ；以Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化，自身被還原為Co2+，根據(jù)原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H+，則配平的離子方程式為6Co3＋＋CH3OH＋H2O=6Co2＋＋CO2↑＋6H＋。

（3）Cl-擴散到孔口，并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2（OH）3Cl，負極上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子，所以該離子反應為氯離子、銅離子和氫氧根離子反應生成Cu2（OH）3Cl沉淀，離子方程式為2Cu2＋+3OH－+Cl－=Cu2(OH)3Cl↓；n[Cu2（OH）3Cl]=4.29g÷214.5g/mol=0.02mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子得n（O2）=(0.02mol×2×2)÷4=0.02mol，V（O2）=0.02mol×22.4L/mol=0.448L。